Evaluasi Desain Perencanaan Check Dam Batang Suliti Kabupaten Solok Selatan

DAFTAR PUSTAKA

Asdak Chay, 2007, Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Dirjend. Pengairan Dept. Pekerjaan Umum, 1986, Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama (KP-02), CV. Galang Persada, Bandung

Dirjend. Pengairan Dept. Pekerjaan Umum, 1986, Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi, CV. Galang Persada, Bandung

Fadlun Mochammad, 2009, Analisis Pengendalian Sedimen di Sungai Deli Dengan Model HEC-RAS, Tesis, Sekolah Pascasarjana, Universitas Sumatera Utara.

Jayusri, 2012, Analisa Potensi Erosi Pada DAS Belawan Menggunakan Sistem Informasi Geografis, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Hanwar Suhendrik dan Herdianto Revalin, 2007, Desain Bangunan Sedimen Dengan Teknologi Buffle (Sekat), Jurnal Teknik Sipil dan Perencanaan, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri, Unand Padang.

Kartasapoetra, Sutedjo Mul. Mulyani, 1994, Teknologi Pengairan Pertanian (Irigasi), Bumi Aksara, Jakarta.

Loebis J, Soewarno, dan Supardi, 1993, Hidrologi Sungai, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta

Rauf Abdul, Lubis Kemala S., jamilah, 2011, Dasar-dasar Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, USU Press, Medan.

Ritonga Dhani Aprisal, 2011, Analisa Hidraulis Bangunan Kantong Lumpur (Settling Basin) Pada Daerah Irigasi Sungai Ular, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Ronggodigdo Subhan, 2011, Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan di Muara Sungai Belawan, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Sucipto, 2008, Kajian Sedimentasi di Sungai Kaligarang Dalam Upaya Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Kaligarang-Semarang, Tesis, Program Magister Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana, Universitas Diponegoro.

Departemen Pekerjaan Umum (DPU) Direktorat Jenderal Pengairan, Japan International Cooperation Agency (JICA), Pengenalan Teknologi Sabo.1996

Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan Badan Penelitian dan Pengembangan, Kriteria Perencanaan 1-7, Jakarta.2002

Prof. Ir. Prognjono Mardjikoon, Transpor Sedimen, Yogyakarta. 1987

C.D. Sumarto, Hidrologi Teknik Edisi ke-2, Erlangga, Jakarta.1999

Bambang Triatmodjo, Hidrologi Terapan, Yogyakarta.2008

Bambang Triatmodjo, Hidraulika II, Yogyakarta.2003

BAB III

GAMBARAN UMUM OBJEK STUDI 3.1 Lokasi Check dam

Check dam Batang Suliti berada di Kabupaten Solok Selatan dengan ketinggian ± 458 meter dari permukaan laut, dengan luas daerah 524,10 Km2. Lokasi proyek berjarak + 110 Km dari Pusat Kota Padang. Adapun Kecamatan Koto Parik Gadang Diateh berbatasan dengan :

Sebelah Utara : Kecamatan Pantai Cermin dan Lembah Gumanti

Sebelah Selatan : Kecamatan Pesisir Selatan dan Kec. Sungai Pagu

Sebelah Barat : Kecamatan Pesisir Selatan

Sebelah Timur : Kecamatan Sungai Pagu

Pencapaian wilayah studi dari Kota Solok Selatan dapat dilakukan dengan mudah yaitu melalui jalan Kota Padang ke Muaro Labuh dengan kondisi jalan yang cukup baik.

Gambar 3.1 Lokasi check dam (Propinsi Sumatera Barat)

Lokasi

Legenda:

Batas Propinsi

Batas

Peta Topografi merupakan peta yang meliputi seluruh daerah aliran sungai yang meliputi peta situasi letak bangunan utama, gambar potongan memanjang dan melintang. Dari peta topografi didapat data :

1. Luas catchment area (A) 2. Panjang sungai (L) 3. Kemiringan sungai (s)

Daerah rencana check dam Batang Suliti adalah daerah yang terletak pada perbukitan dengan topografi yang bergelombang dengan ketingian 458m dpl. Check dam Batang Suliti terletak pada koordinat -1 23’25,3” S 100 59’8,6” E

Gambar 3.2 Peta Wilayah Studi

Lokasi check dam

Jalan raya

Gambar 3.3 Peta Catchment Area

Sumber : Dinas PSDA Propinsi Sumatera Barat 3.2 Topografi

Kondisi Topografi DAS Batang Suliti bagian hulu merupakan daerah bergunung dan berbukit. Bagian tengah DAS bergelombang sampai berombak. Hanya daerah di sekitar daerah sungai Batang Suliti Hulu bagian hilir yang mempunyai kemiringan 0 – 5 %. Bagian hilir DAS Batang Suliti bervariasi dari berbukit, bergelombang dan berombak. Pada Tabel 3-1 disajikan persentase kemiringan lahan berdasarkan kondisi topografi.

Catchment Area Check Dam Suliti Kab. Solok Selatan

Luas Catchment Area : 126.7 Km2

Catchment Area

Tabel 3.1 Kemiringan Lereng Berdasarkan Kondisi Topografi

No. Wilayah

Kemiringan Lereng %

Luas

(Ha) Bentuk Wilayah 1 Kawasan Hulu DAS Bt Suliti

Hulu, dan tepi-tepi DAS Bt Suliti

> 25

34016

Bergunung dan berbukit

2 Kawasan lereng perbukitan. 15 - 25 35870 Bergelombang/Berbukit

3 Bagian tengah DAS 5 – 15 15216 Berombak sampai datar

4 Lembah-lembah sungai Bt Suliti bagian hilir

0 – 5

41598 Relatif Datar

Sumber: Dinas PU PSDA Sumatera Barat

Gambar 3.4 Peta Kemiringan Lereng DAS Batang Suliti

3.3 Land Use

Lahan merupakan lingkungan fisik yang terdiri dari iklim, relief, tanah, air,

dan vegetasi, serta benda yang ada di atasnya sepanjang ada pengaruhnya terhadap penggunaan lahan. Sumber daya lahan merupakan sumber daya alam yang sangat penting untuk mendukung kelangsungan hidup manusia karena lahan diperlukan dalam setiap kegiatan manusia. Penggunaan lahan umumnya ditentukan oleh kemampuan lahan atau kesesuaian lahan untuk penggunaan pertanian, industri, perdagangan, permukiman, dan lain sebagainya.

Penggunaan lahan dapat dikelompokan ke dalam dua golongan besar yaitu penggunaan lahan pertanian dan penggunaan lahan bukan pertanian. Perencanaan tata ruang harus mempertimbangkan daerah hulu dan daerah hilir DAS, terkait peruntukan lahan maka perencanaan peruntukan lahan haruslah meliputi seluruh DAS. Secara hidrologis wilayah hulu dan hilir merupakan satu kesatuan organis yang tidak dapat terpisahkan, keduanya memiliki keterkaitan dan ketergantungan yang sangat tinggi (Haryanto dalam Nafilah, 2013).

Didaerah aliran Batang Suliti yang berada di Solok Selatan dapat dilihat dan ditemukannya dinding-dinding sungai yang longsor disebabkan oleh proses erosi sungai akibat dari penambangan bahan galian golongan C. Dimana aktifitas penambangan dilakukan dengan menggunakan dompeng dan eskafator, akibatnya lahan yang ada di tepi-tepi sungai Batang Suliti terkikis sehingga menyebabkan kerusakan lahan di sepanjang daerah aliran sungai. Dengan kondisi sungai yang seperti ini, juga berpengaruh pada kecepatan aliran sungai Batang Suliti terhadap perubahan lahan yang akhirnya terjadi perubahan arah alur aliran Batang Suliti sehingga pelebaran pada badan sungai pun terjadi. Selain itu penambangan bahan galian golongan C juga berdampak terhadap kondisi air tanah.

3.4 Geologi

Pola aliran atau susunan jaringan sungai pada suatu DAS merupakan karakteristik fisik setiap drainage basin yang penting, hal tersebut karena pola

aliran sungai mempengaruhi efisiensi sistem drainase dan karakteristik hidrografis serta untuk mengetahui kondisi tanah dan permukaan DAS khususnya tenaga erosi.

Berdasarkan peta Topographi DAS Batang Suliti, terdapat beberapa susunan anak-anak sungainya, antara lain tipe denritik yang berada di bagian hulu Bt Suliti yang beberapa anak sungainya membentuk Tipe Sejajar yang dikombinasikan dengan tipe cabang pohon.

Dari data geologi regional daerah studi yang didapatkan dari peta geologi Lembar Painan Timur Laut Muara Siberut 0814 - 0714, 1996 skala 1 : 250.000 yang diterbitkan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Bandung. Dapat disebutkan bahwa secara umum adalah jenis tanah podsolik

Gambar 3.5 Jenis tanah DAS Batang Suliti

3.5 Hidrologi dan Klimatologi

Hidrologi yang berhubungan dengan curah hujan di suatu daerah studi. Curah hujan adalah kumpulan curahan hujan yang jatuh pada satu daerah melalui presipitasi (proses berubahnya uap menjadi air).

Data curah hujan didapat dari Dinas PSDA Sumatera Barat, yang bersumber dari stasiun hujan yang meliputi daerah aliran sungai pada perencanaan check dam Batang Suliti. Stasiun yang dekat dengan lokasi daerah pengaliran Batang Suliti ini adalah stasiun curah hujan Jalan Balantai dan Sungai Ipuh Solok Selatan.

Klimatologi adalah ilmu yang mempelajari tentang hal-hal yang berkaitan dan mempengaruhi keadaan cuaca pada suatu daerah. Mengetahui keadaan cuaca dapat digunakan untuk menentukan lajunya evapotranspirasi yang juga sangat bergantung pada jumlah penyinaran matahari dan radiasi matahari. Untuk melengkapi perencanaan bangunan check dam Batang Suliti ini selain data hidrologi juga diperlukan data klimatologi.

Tabel 3.2. Data Curah Hujan Harian Maksimum

No Tahun

Stasiun ( mm/hari )

Sungai Ipuh Jalan balantai

1 2014 73,00 40,00

2 2013 88,00 67,00

3 2012 67,00 64,00

4 2011 56,00 67,00

5 2010 82,00 100,00

6 2009 72,00 60,00

7 2008 37,00 60,00

8 2007 51,00 60,00

10 2005 56,00 56,00

11 2004 38,00 40,00

12 2003 31,00 39,00

13 2002 34,00 37,00

14 2001 33,00 50,00

15 2000 42,00 25,00

16 1999 34,00 52,00

17 1998 123,00 99,00

18 1997 90,00 80,00

19 1996 73,00 107,00

20 1995 53,00 86,00

Sumber : Dinas PSDA Sumbar,2014 Gambar 3.6 Peta Stasiun Hujan

3.6 RANCANGAN PENELITIAN

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah metode pengumpulan dan analisa data. Data yang akan digunakan adalah data primer dan sekunder, kemudian data-data tersebut dianalisis berdasarkan analisis hidrologi dan aliran sedimen yang akan digunakan untuk pedoman dalam menentukan desain dimensi penampang. Berikut skema rancangan penelitian

Gambar 3.7 Skema Rancangan Penelitian

Pengumpulan Data

Analisis Hidrologi

• Analisis Curah Hujan Wilayah Uji Kesesuaian

Analisis Debit Banjir Rencana

Analisis Erosi dam Angkutan Sedimen

Perencanaan Dimensi Pelimpah

Main dam, Subdam , Apron dan

Gambar Desain Check Dam

Perhitungan Kapasitas

Selesai

Analisis Stabilitas Check dam

Mulai

BAB IV ANALISIS DATA

4.1ANALISIS HIDROLOGI

4.1.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum

Untuk daerah Kecamatan Koto Parik Gadang Diateh, data curah hujan yang

dapat dipedomani 2 (dua) stasiun, yaitu stasiun hujan Jalan Balantai, dan stasiun

hujan Sungai Ipuh. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.2

Berikut ini adalah data curah hujan harian maksimum yang didapat :

Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum

No Tahun

Stasiun ( mm/hari )

Sungai Ipuh Jalan balantai

1 2014 73,00 40,00

2 2013 88,00 67,00

3 2012 67,00 64,00

4 2011 56,00 67,00

5 2010 82,00 100,00

6 2009 72,00 60,00

7 2008 37,00 60,00

8 2007 51,00 60,00

9 2006 32,00 40,00

10 2005 56,00 56,00

11 2004 38,00 40,00

13 2002 34,00 37,00

14 2001 33,00 50,00

15 2000 42,00 25,00

16 1999 34,00 52,00

17 1998 123,00 99,00

18 1997 90,00 80,00

19 1996 73,00 107,00

20 1995 53,00 86,00

Sumber : Dinas PSDA Sumbar,2014 4.1.2Curah Hujan Wilayah

Karena luas DAS hanya 126,7 km2, (<500 km2). Maka untuk menentukan curah hujan wilayahnya digunakan metode rata-rata aljabar.

n P n

P P

P P P

n i i n =

∑

=

+ +

+

= 1 2 3... 1

Tabel 4. 2 Data Curah Hujan Rata-rata Menggunakan Metode Aljabar

No Tahun

Curah hujan di Stasiun Curah Hujan Rata-rata Aljabar (X) Sungai Ipuh Jalan

balantai

1 2014 73,00 40,00 56,50

2 2013 88,00 67,00 77,50

3 2012 67,00 64,00 65,50

4 2011 56,00 67,00 61,50

5 2010 82,00 100,00 91,00

6 2009 72,00 60,00 66,00

Sumber : Pengolahan Data 4.1.3 Analisa Curah Hujan Rencana

Analisa hujan rencana dapat diperhitungkan untuk periode ulang 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 20 tahun. 50 tahun dan 100 tahun dengan metode :

a) Distribusi NORMAL b) Distribusi LOG NORMAL c) Distribusi GUMBEL TIPE I

d) Distribusi LOG PEARSON TIPE III Tabel 4. 3 Perhitungan Curah Hujan

No Xi (Xi -

X)

(Xi -

X)2 (Xi - X) 3

(Xi - X)4 Log Xi

Log Xi - Log X

(Log Xi - Log X)2

(Log Xi - Log X)3

1 111,00 51,15 2616,32 133824,90 6845143,42 2,05 0,296 0,087 0,0259

2 91,00 31,15 970,32 30225,55 941525,75 1,96 0,209 0,044 0,0092

8 2007 51,00 60,00 55,50

9 2006 32,00 40,00 36,00

10 2005 56,00 56,00 56,00

11 2004 38,00 40,00 39,00

12 2003 31,00 39,00 35,00

13 2002 34,00 37,00 35,50

14 2001 33,00 50,00 41,50

15 2000 42,00 25,00 33,50

16 1999 34,00 52,00 43,00

17 1998 123,00 99,00 111,00

18 1997 90,00 80,00 85,00

19 1996 73,00 107,00 90,00

3 90,00 30,15 909,02 27407,03 826321,91 1,95 0,205 0,042 0,0086

4 85,00 25,15 632,52 15907,94 400084,71 1,93 0,180 0,032 0,0058

5 77,50 17,65 311,52 5498,37 97046,27 1,89 0,140 0,020 0,0027

6 69,50 9,65 93,12 898,63 8671,80 1,84 0,092 0,009 0,0008

7 66,00 6,15 37,82 232,61 1430,54 1,82 0,070 0,005 0,0003

8 65,50 5,65 31,92 180,36 1019,05 1,82 0,067 0,004 0,0003

9 61,50 1,65 2,72 4,49 7,41 1,79 0,039 0,002 0,0001

10 56,50 -3,35 11,22 -37,60 125,94 1,75 0,002 0,000 0,0000

11 56,00 -3,85 14,82 -57,07 219,71 1,75 -0,001 0,000 0,0000

12 55,50 -4,35 18,92 -82,31 358,06 1,74 -0,005 0,000 0,0000

13 48,50 -11,35 128,82 -1462,14 16595,24 1,69 -0,064 0,004 -0,0003

14 43,00 -16,85 283,92 -4784,09 80611,99 1,63 -0,116 0,013 -0,0016

15 41,50 -18,35 336,72 -6178,86 113382,04 1,62 -0,132 0,017 -0,0023

16 39,00 -20,85 434,72 -9063,96 188983,65 1,59 -0,159 0,025 -0,0040

17 36,00 -23,85 568,82 -13566,42 323559,04 1,56 -0,193 0,037 -0,0072

18 35,50 -24,35 592,92 -14437,66 351557,09 1,55 -0,199 0,040 -0,0079

19 35,00 -24,85 617,52 -15345,43 381334,04 1,54 -0,206 0,042 -0,0087

20 33,50 -26,35 694,32 -18295,40 482083,73 1,53 -0,225 0,050 -0,0113

Jumlah 1197,00 0,00 9308,05 130868,94 11060061,39 34,99 0,000 0,474 0,0104

Rata2 59,85 0,00 465,40 6543,45 553003,07 1,75 0,000 0,024 0,0005

Sumber :Pengolahan Data 4.1.3.1Distribusi Normal

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh data sebagai berikut :

Rumus :

S K X XT = + ×

Langkah perhitungan :

5. Curah hujan maksimum rata-rata

n X X n i

∑

= = 1 mm

X 59,85

20 1197

= =

6. Hitung nilai standar deviasi.

(

)

1 2 1 − − =

∑

= n X Xi S n i 134 , 22 1 20 05 , 9308 = − =

7. Tentukan nilai KT dari tabel 2.1

8. Hitung curah hujan kala ulang -tahun

S K X XT = + ×

Contoh perhitungan untuk periode ulang 2 Tahun

X2 = 59,85 + (0 x 22,134) = 59,85 mm/hari

9. Perhitungan selanjutnya ditabelkan pada tabel 4.4

Tabel 4. 4 Hasil Perhitungan Curah Hujan Distribusi Normal No Periode Ulang, T

(tahun)

KT

(Tabel 3.1)

CH harian Max (mm/hari)

1 2 0,00 59,85

2 5 0,84 78,44

3 10 1,28 88,18

4 20 1,64 96,15

5 50 2,05 105,22

6 100 2,33 111,42

Sumber : Pengolahan Data

Rumus yang digunakan :

X S K X

X log T log

log = + ×

Prosedur perhitungan :

1. Hitung nilai rata-rata log X

n X Log X Log i n i

∑

= = 1 75 , 1 20 99 , 34 = = X Log

2. Hitung standar deviasi Log X

(

)

1 log log 2 1 − − =

∑

= n X X X Log S i n i 158 , 0 1 20 474 , 0 = − = X Log S

Tentukan nilai KT, diperoleh dari tabel 2.1

4. Hitung curah hujan kala ulang T-tahun

X S K X X

Log =log + T× log

Kala ulang 2 tahun

75 , 1 158 , 0 0 75 ,

1 + × =

=

X Log

X = 56,19 mm/hr

5. Perhitungan selanjutnya pada tabel 4.5

Tabel 4.5 Hasil perhitungan Curah Hujan Log Normal

No Periode Ulang, T (tahun)

KT

(Tabel 3.1)

CH harian Max (mm/hari)

1 2 0,00 56,19

2 5 0,84 76,27

3 10 1,28 89,51

4 20 1,64 102,03

6 100 2,33 131,14

Sumber : Pengolahan Data 4.1.3.3Distribusi Gumbel tipe I

Adapun persamaan yang digunakan adalah :

S K X XT = + ×

Langkah perhitung :

6. Dari perhitungan sebelumnya didapat X =59,85

7. Nilai standar deviasi didapat perhitungan sebelumnya S = 22,134

8. Nilai Reduced Variated (Yt) dari tabel 2.2, Reduced Mean (Yn) &

Reduced Standar Deviasi (Sn) dari tabel 2.3

9. Nilai K

n n t S Y Y

K = −

Contoh untuk periode ulang 2 Tahun

Untuk n = 20, maka Yn = 0,5236 , Sn = 1,0628

15 , 0 0628 . 1 5236 . 0 36651 . 0 − = − = K

10. Hitung curah hujan kala ulang T-tahun

S K X X_T = + ×

Contoh untuk periode ulang 2 Tahun

X2 = 59,85 + (-0,15) x 22,134 = 56,58 mm/hr 11. Perhitungan selanjutnya pada Tabel 4.6

Tabel 4. 6 Hasil Perhitungan Curah Hujan Distribusi Gumbel Tipe I No

Periode Ulang,

T (tahun)

Yt K CH harian Max

1 2 0,3665 -0,15 56,58

2 5 1,9940 1,38 90,47

3 10 2,2504 1,62 95,81

4 20 2,9702 2,30 110,80

5 50 3,9019 3,18 130,21

6 100 4,6002 3,84 144,75

Sumber : Pengolahan Data

4.1.3.4Distribusi Log Pearson tipe III Persamaan Umum :

(

S X

)

K

X X

Log _TR =log + _TR log

Langkah perhitungan :

6. Nilai rata-rata log X yang didapat pada perhitungan sebelumnya

75 , 1 = X Log

7. Nilai standar deviasi Log X yang didapat pada perhitungan

sebelumnya SlogX =0,158

8. Hitung nilai koefisien kemencengan

(

)

( )(

)

(

)

3

3 1 log 2 1 log log X S n n X X n Cs i n i − − − =

∑

=

(

)

(

20 1

)(

20 2

)(

0,158

)

0,1538

0,0104 20 3 = − − × = Cs

Dari Cs didapat nilai KTR dari tabel 2.4 karena Cs didapat 0,1538

maka di interpolasikan. Hasil interpolasi disajikan pada tabel 4.7

9. Hitung curah hujan kala ulang T-tahun

(

S X

)

K

X X

Contoh untuk periode ulang 2 Tahun Log X2 = 1,75 + (-0,026 x 0,158) X2 = 55,66 mm/hr

10.Perhitungan selanjutnya pada tabel 4.8

Tabel 4.7 Hasil Interpolasi Nilai KTR dari CS

Scew Coeficient

Cs or Cw

Return period in years

2 5 10 20 50 100 200

Exceedence probability

0,2 -0,033 0,83 1,301 1,818 2,159 2,472 2,763

0,1538 -0,026 0,833 1,297 1,803 2,135 2,439 2,720

0,1 -0,017 0,836 1,292 1,785 2,107 2,4 2,67

Sumber : Pengolahan Data

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Curah Hujan Distribusi Log Pearson III No

Periode Ulang,

T (tahun)

Ktr CH harian Max

(mm/hari)

1 2 -0,026 55,66

2 5 0,833 76,07

3 10 1,297 90,06

4 20 1,803 108,26

5 50 2,135 122,16

6 100 2,439 136,44

Sumber : Pengolahan Data

4.1.3.5Penentuan Jenis Distribusi a. Distribusi Normal

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh data sebagai berikut :

S = 22,134

Langkah perhitungan :

1. Data yang berada pada

( )

x+s dan

( )

x−s atau (81,984) dan (37,716) dari tabel 4.3 kolom 2 adalah 12 buah data atau 60 %.

2. Data yang berada pada

( )

x+2s dan

( )

x−2s atau (104,118) dan (15,582) dari tabel 4.3 kolom 2 adalah 19 buah data atau 95 %.

3.

( )

( )(

)

(

)(

)

0,7058

134 , 22 2 20 1 20 94 , 130868 20 2

1 3 3

1 3 = × − − × = − − − =

∑

= s n n x x n C n i i s

4.

( )

(

)(

)

(

)(

)

3,1703

134 , 22 ) 3 20 ( 2 20 1 20 39 , 11060061 20 ) 3 ( 2 1 4 2 4 1 4 2 = × − − − × = − − − − =

∑

= s n n n x xi n C n i k

b. Distribusi Log Normal Langkah perhitungan :

1. 0,369

85 , 59 134 , 22 = = = x s C_v

2. Cs = Cv3 + 3 Cv = 0,3693 + 3 . 0,369 = 1,158

3. Ck = Cv8 + 6 Cv6 + 15 Cv4 + 16 Cv2 + 3 = 5,472

c. Distribusi Gumbel tipe I

1.

( )

(

)(

)

(

)(

)

0,7058

134 , 22 2 20 1 20 94 , 130868 20 2

1 3 3

1 3 = × − − × = − − − =

∑

= s n n x x n C n i i s

2.

( )

(

)(

)

(

)(

)

3,1703

134 , 22 ) 3 20 ( 2 20 1 20 39 , 11060061 20 ) 3 ( 2 1 4 2 4 1 4 2 = × − − − × = − − − − =

∑

= s n n n x xi n C n i k

d. Distribusi Log Pearson tipe III

Selain dari perhitungan pada distribusi normal, distribusi log normal,

dan distribusi gumbel.

Tabel 4.9 Parameter Statistik untuk menentukan jenis distribusi

No. Distribusi Persyaratan Hasil

hitungan

1. Normal

( )

x±s =68,27%

( )

x±2.s =95,44%

Cs ≈ 0 Ck ≈ 3

60 % 95 % 0,7058 3,1703

2. Log Normal

Cs = Cv3 + 3 Cv = 0,445

Ck = Cv8 + 6 Cv6 + 15 Cv4 + 16 Cv2 + 3 = 3,354

1,158 5,472

3. Gumbel Cs = 1,14 Ck = 5,4

0,7058 3,1703

4. Log Pearson

III Selain dari nilai di atas Sumber : Pengolahan Data

Tabel 4.9 menunjukkan perbandingan parameter antara yang disyaratkan

dengan hasil hitungan. Dari tabel tersebut tidak ada data yang cocok untuk

distribusi normal, distribusi log normal dan gumbel tipe I, sehingga kemungkinan

data mengikuti distribusi log pearson tipe III.

Untuk lebih meyakinkan, pada pehitungan selanjutnya dilakukan uji

kesesuaian, dalam hal ini distribusi yang akan di uji adalah distribusi normal

(paling mendekati dari persyaratan) dan distribusi log pearson tipe III.

Sesuai dengan pembahasan pada sub bab 4.3.1, maka untuk uji kesesuaian,

data curah hujan rencana yang akan digunakan adalah hasil dari metode distribusi

normal dan distribusi log pearson tipe III.

4.1.4.1 Uji Chi-Kuadrat

a. Uji Chi-Kuadrat pada Metode Distribusi Normal

Dari hasi perhitungan diperoleh nilai-nilai sebagai berikut :

- Nilai rata-rata hujan

( )

X = 59,85 mm - Standar Deviasi (S) = 22,134

Derajat kepercayaan (α) 5 % Prosedur perhitungan :

1. Kelompokkan data menjadi G (sub grup)

Dalam pengelompokan ini nilai frekuensi (Oi) harus

berbentuk kurva. Banyak frekuensi dihitung berdasarkan banyak

data yang masuk dalam interval kelas. Dari hasil percobaan yang

di buat di dapat 5 (lima) sub grup dengan interval 24.

2. Menentukan nilai f dimana f adalah batas bawah kelas. Pada G

pertama (17 – 41) nilai f adalah 16,5

3. Menentukan nilai Y

S X f Y = −

959 , 1 134 , 22 85 , 59 5 , 16 − = − = Y

4. Menentukan nilai probabilitas Y

( )

=

_∫

41

( )

=

_∫

_−∞

( )

−

_∫

_−∞

( )

17 41 17 dx x x f dx x x f dx x x f Y P

( )

= _ − _ S X f Y P φ

( )

= _ − _− _ − _ 134 , 22 85 , 59 17 134 , 22 85 , 59 41 φ φ Y P

( ) (

Y =

[

φ −0,85

)

]

−

[

φ

(

−1,94

)

]

P

Dari tabel 2.6 maka didapat ø(-0,85) = 0,1977 dan ø(-1,94) = 0,0262. maka ; P(Y) = 0,1977 – 0,0262= 0,1715.

5. Menentukan nilai Ei.

Ei = Probabilitas Y x jumlah data

Ei = 0,1715 x 20 = 3,43

6. Menghitung peluang

2

χ = (Oi−Ei)

2

Ei =

(5−3,43)2

3,43 = 0,719

7. Menentukan derajat kebebasan (dk) Dk = K – R – 1

Dk = 5 – 2 – 1 = 2

derajat kepercayaan 5 %

dari Tabel 2.8 didapat harga χ2 5 % = 5.991 ∑χ2_{< χ}2

cr5 %, 0,719 < 5.991 ... dapat diterima

8. Perhitungan ditabelkan pada tabel 4.10.

Tabel 4.10 Menentukan Nilai χ2 pada Distribusi Normal

KELAS FREK. (Oi) BATAS BAWAH KELAS (f) TITIK Y PROB.

Y Ei

(Oi - Ei)^2 16,5 2 2       − = Ei Ei Oi X

17 - 41 5

-1,959 0,1715

3,43

0 2,465 0,719

40,5

41 - 65 7

-0,874 0,3933

7,86

6 0,750 0,095

64,5

65 - 89 5

0,21

0 0,3156

6,31

2 1,721 0,273

88,5

89 - 113 3

1,29

4 0,0852

1,70

4 1,680 0,986

112,5

113 - 137 0

2,37

9 0,008

0,16

0 0,026 0,160

Jumlah 20 Jumlah 2,232

Sumber : Pengolahan Data

b. Uji Chi-Kuadrat pada Metode Log Person III

Dari hasi perhitungan diperoleh nilai-nilai sebagai berikut :

- Nilai rata-rata hujan

( )

logX = 1,75 - Standar Deviasi

(

S logx

)

= 0,158 Prosedur perhitungan :

1. Kelompokkan data menjadi G (sub grup)

Dalam pengelompokan di dapat 5 (lima) sub grup dengan interval 0,15.

2. Menentukan nilai log x dimana log x adalah batas bawah kelas (f). Pada G

pertama (1,39 – 1,54) nilai log x adalah 1,385

x s x x Y log log log − = 308 , 2 158 , 0 75 , 1 385 , 1 − = − =

4. Menentukan nilai probabilitas Y

( )

=

_∫

1,54

( )

=

_∫

_−∞

( )

−

_∫

_−∞

( )

39 , 1

54 ,

1 1,39

dx x x f dx x x f dx x x f Y P

( )

= _ − _ x S x x Y P log log log φ

( )

= _ − _− _ − _ 158 , 0 75 , 1 39 , 1 158 , 0 75 , 1 54 , 1 _φ φ Y P

( )

Y =

[

φ

(

−1,33

)

]

−

[

φ

(

−2,28

)

]

P

Dari tabel 2.6 untuk ø(-1,33) = 0,0918, dan ø(-2,28) = 0,0113

( ) (

Y = 0,0918

) (

− 0,0113

)

P _{= 0,0805}

5. Menentukan nilai Ei.

Ei = Probabilitas Y x jumlah data

Ei = 0,0805 x 20 = 1,610

6. Menghitung peluang

(

) (

)

_1,610

610 , 1 610 , 1 0 2 2

2 = − = − =

Ei Ei Oi

χ

7. ∑χ2 = 3,178 (ditunjukkan pada tabel 4.11)

Tabel 4.11 Menentukan Nilai χ2 pada Distribusi Log Pearson tipe III

KELAS FREK. (Oi) BATAS BAWAH KELAS (f) TITIK Y PROB.

Y Ei

(Oi - Ei)^2 2 2       − = Ei Ei Oi X

1,385

1,39 - 1,54 0

-2,308 0,0805

1,61

0 2,592 1,610

1,535

1,54 - 1,69 8

-1,358 0,2602

5,20

4 7,818 1,502

1,685

1,69 - 1,84 7

-0,409 0,3637

7,27

4 0,075 0,010

1,835

1,84 - 1,99 4

0,54

0 0,22

4,40

0 0,160 0,036

1,985

1,99 - 2,14 1

1,49

0 0,0575

1,15

0 0,023 0,020

Jumlah 20 Jumlah 3,178

Sumber : Pengolahan Data

8. Menentukan derajat kebebasan (dk) dk = K – R – 1

dk = 5 – 2 – 1 = 2

9. Dari Tabel 2.8 didapat harga χ2cr 5 % = 5,991 χ2

< χ2cr, yaitu 3,178 < 5,991 ... dapat diterima 4.1.4.2 Uji Smirnov Kolmogorov

a. Uji Smirnov Kolmogorov pada Distribusi Normal

• Mengurutkan data dari yang terbesar ke yang terkecil

• Menghitung probabilitas P(x) (kolom 3)

1 n m P + = 1 20 1 P +

= = 0,0526

P (x <) = 1 – 0,0526 = 0,947

• Menghitung f(t) (kolom 5) s x -x (t) f = 22,134 59,85 -111 (t)

f = = 2,31

• Dari hasil kolom 5, lihat tabel 2.6 (luas wilayah kurva) normal f(t) = 2,31, maka dari tabel di dapat 0,9896

Menghitung P’(x) = 1 –kolom 7)

P’(x) = 1 – 0,9896 = 0,0104

• Menghitung (D) = kolom 7 – 4 = 0,9896– 0,947= 0,0347

• Untuk perhitungan selanjutnya dilihat pada table 4.5

•

Tabel 4.12 Perhitungan Uji Kesesuaian Smirnov Kolmogorov pada Metoda Distribusi Normal

Curah

Hujan

P' (x < 1)

Harian

Max. m

P (x

< 1) P' (x)

Tabel

2.7 D

(mm/hari) Xi 1 - kol 3 1 -

kol 7 kol 5

kol 7 - kol 4

1 2 3 4 5 6 7 8

111,0 1 0,05 0,95 2,31 0,010 0,9896 0,0372

91,0 2 0,10 0,90 1,41 0,079 0,9207 0,0159

90,0 3 0,14 0,86 1,36 0,087 0,9131 0,0560

85,0 4 0,19 0,81 1,14 0,127 0,8729 0,0634

77,5 5 0,24 0,76 0,80 0,212 0,7881 0,0262

69,5 6 0,29 0,71 0,44 0,330 0,6700 -0,0443

66,0 7 0,33 0,67 0,28 0,390 0,6103 -0,0564

1 n m P + = s x -x (t) f =

65,5 8 0,38 0,62 0,26 0,394 0,6064 -0,0126

61,5 9 0,43 0,57 0,07 0,472 0,5279 -0,0435

56,5 10 0,48 0,52 -0,15 0,560 0,4404 -0,0834

56,0 11 0,52 0,48 -0,17 0,568 0,4325 -0,0437

55,5 12 0,57 0,43 -0,20 0,579 0,4207 -0,0079

48,5 13 0,62 0,38 -0,51 0,695 0,3050 -0,0760

43,0 14 0,67 0,33 -0,76 0,779 0,2206 -0,1127

41,5 15 0,71 0,29 -0,83 0,780 0,2203 -0,0654

39,0 16 0,76 0,24 -0,94 0,826 0,1736 -0,0645

36,0 17 0,81 0,19 -1,08 0,860 0,1401 -0,0504

35,5 18 0,86 0,14 -1,10 0,864 0,1357 -0,0072

35,0 19 0,90 0,10 -1,12 0,869 0,1314 0,0362

33,5 20 0,95 0,05 -1,19 0,883 0,1170 0,0694

1197,0

59,85 D max 0,0694

S 22,13

Sumber : pengolahan data

• Dari tabel tersebut cari Dmax. didapat Dmax = 0,0694

• Membandingkan Dmax dengan nilai kritis (D0). Untuk n = 20 dan derajat kepercayaan 5 % dari tabel 2.7 (nilainkritis D0) di dapat D0 = 0,29

• Karena Dmax< D0 = 0,0694< 0,29 maka data dapat diterima b. Uji Smirnov Kolmogorov pada Log Pearson III

Berikut ini adalah hasil perhitungan Uji Kesesuaian pada Metoda Log Pearson III

x

∑

Tabel 4. 13 Perhitungan Uji Kesesuaian Smirnov Kolmogorov pada Metoda Log Pearson III Curah Hujan Harian Max. Log

X m

P (x <

1) P' (x)

P' (x <

1) D

(mm/hari) Tabel 2.7 Xi 1 - kol 3 1 -

kol 7 kol 5

kol 7 - kol 4

1 2 3 4 5 6 7 8

111,0 2,05 1 0,05 0,95 1,87 0,031 0,9693 0,0169

91,0 1,96 2 0,10 0,90 1,33 0,092 0,9082 0,0034

90,0 1,95 3 0,14 0,86 1,30 0,997 0,0034 -0,8537

85,0 1,93 4 0,19 0,81 1,14 0,127 0,8729 0,0634

77,5 1,89 5 0,24 0,76 0,88 0,189 0,8106 0,0487

69,5 1,84 6 0,29 0,71 0,58 0,281 0,7190 0,0047

66,0 1,82 7 0,33 0,67 0,44 0,330 0,6700 0,0033

65,5 1,82 8 0,38 0,62 0,42 0,337 0,6628 0,0438

61,5 1,79 9 0,43 0,57 0,25 0,401 0,5987 0,0273

56,5 1,75 10 0,48 0,52 0,02 0,492 0,5080 -0,0158

56,0 1,75 11 0,52 0,48 -0,01 0,504 0,4960 0,0198

55,5 1,74 12 0,57 0,43 -0,03 0,512 0,4880 0,0594

48,5 1,69 13 0,62 0,38 -0,40 0,655 0,3446 -0,0364

43,0 1,63 14 0,67 0,33 -0,74 0,770 0,2296 -0,1037

41,5 1,62 15 0,71 0,29 -0,83 0,797 0,2033 -0,0824

1 n m P + = s x -x (t) f =

39,0 1,59 16 0,76 0,24 -1,00 0,841 0,1587 -0,0794

36,0 1,56 17 0,81 0,19 -1,22 0,889 0,1112 -0,0793

35,5 1,55 18 0,86 0,14 -1,26 0,898 0,1020 -0,0409

35,0 1,54 19 0,90 0,10 -1,30 0,903 0,0968 0,0016

33,5 1,53 20 0,95 0,05 -1,42 0,922 0,0778 0,0302

1197 34,99

59,85 1,75 D max 0,0634

S 22,13 0,158

Sumber : pengolahan data

• Dari tabel tersebut cari Dmax. didapat Dmax = 0,0634

• Membandingkan Dmax dengan nilai kritis (D0). Untuk n = 20 dan derajat kepercayaan 5 % dari tabel 2.9 (nilai kritis D0) di dapat D0 = 0,29

• Karena Dmax< D0 = 0,0634< 0,29 maka data dapat diterima

Tabel 4.14 Rekapitulasi Hasil Uji Kesesuaian Data

Jenis Distribusi Chi Kuadrat Smirnov Kolmogorov

Distribusi Normal 2,232 0,0694

Distribusi Log Pearson tipe III 3,178 0,0634

Sumber : Pengolahan Data

Berdasarkan hasil uji kekesuaian, distribusi yang dipakai adalah distribusi

log pearson tipe III karena dari pengujian distribusi sebelumnya juga dipakai

distribusi log pearson tipe III dan pada uji kesesuaian ini nilai Dmax juga

memenuhi syarat seperti yang ditunjukkan pada tabel 4.14.

x

∑

4.1.5 Analisis Debit Banjir Rencana

Analisis debit banjir yang dilakukan dengan periode ulang 2, 5, 20, 50 dan

100 tahun. Proses perhitungan debit banjir dimulai dengan pengumpulan data

hujan dan topografi. Setelah data curah hujan rata-rata dan curah hujan rencana

didapat maka perhitungan debit banjir rencana dapat dilakukan dengan beberapa

metode antara lain :

4.1.5.1 Metode Hasper

Pada perhitungan debit banjir rencana metode Hasper, tinggi

hujan yang diperhitungkan adalah tinggi curah hujan pada titik

pengamatan.

Rumus umum :

Langkah perhitungan : QT = α β f q

6. Hitung besarnya koefisien daerah pengaliran(∝) Luas Pengaliran = 126,7 km2

∝=1 + 0.012f

0.7

1 + 0.075f0.7

(

)

(

126,7

)

0,42 075

. 0 1

7 , 126 012 . 0 1

7 , 0

7 . 0

= +

+ =

α

7. Hitung waktu konsentrasi (t)

Panjang Sungai = 20,98 km (data PSDA)

Kemiringan sungai = 0.04 (data PSDA)

t = 0.1L0.8_I−0.3 _{t = 0.1(20,98}0.8_)(0.04−0.3_{) t = 2,99 jam}

1

β= 1 +

(t + 3.710−0.4t₎

t2+ 15

f3/4 12

( )

(

)

_1,577

12 7 , 126 15 99 , 2 10 7 . 3 99 , 2 1

1 3/4

2 99 , 2 4 . 0 = × + × + + = − β

0,634

577 , 1 1 = = β

9. Hitung hujan maksimum (q)

RT = 136,44 mm (perhitungan curah hujan periode 100 tahun Metode

Log Person III)

Untuk t = 2-19 jam

Rt = t . RT

t + 1

33 , 102 1 99 , 2 44 , 136 99 , 2 = + × = Rt

q = Rt

3.6t

9,47 3/ / 2

99 , 2 6 . 3 33 , 102 km dt m q = × =

10.Hitung debit banjir kala ulang T-tahun (QT)

Q_T =∝ β f q

Debit banjir kala ulang 100 tahun

Q = 0,42 x 0.634 x 126,7 x 9,47 = 320,01 m3/dt

Perhitungan untuk periode ulang 2, 5, 10, 20, 50, dan 100 tahun pada Tabel 4.15

Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Debit banjir dengan Metode Hasper T

(tahun)

CH Max

(mm/hari) α β

f

(km²) Rt

q (m³/dt/km²)

Q (m³/dt)

2 55,66 0,42 0,63 126,70 41,75 3,87 130,56

10 90,06 0,42 0,63 126,70 67,54 6,25 211,23

20 108,26 0,42 0,63 126,70 81,19 7,52 253,91

50 122,16 0,42 0,63 126,70 91,62 8,48 286,53

100 136,44 0,42 0,63 126,70 102,33 9,47 320,01

Sumber : Pengolahan data

4.1.5.2 Metode Melchior Rumus umum :

Q = α x I x A

Dimana : Q = debit maksimum (m³/dt) I = Intensitas hujan

α = Koefisien pengaliran A = Luas daerah pengaliran β = Koefisien reuksi

Langkah perhitungan

3. Nilai koefisien pengaliran (α), umumnya bernilai 0,42 – 0,62 Ambil nilai α = 0,52

4. Menentukan koefisien reduksi (β)

Dengan data : sumbu panjang a = 30 km Sumbu pendek b = 16 km

Didapat luas F = ¼ π a b = ¼ π 30 (16) = 376,99 ̴ 377 km² Dari nilai F = 377 km² , β1 dapat dihitung dengan rumus : F = 1970

β1−0,12 – 3960 + (1720 x β1 )

377 = _β1970

1−0,12 – 3960 + (1720 x β1 )

Dengan trial dan error diperoleh nilai β1 = 0,78

4.1Dari tabel dapat diketahui nilai I , untuk nilai F = 377 km² didapat nilai I = 3,5 m³/dt/km²

4.3Menghitung nilai V = 1,31 x ( Q x S² )0,2

= 1,31 x ( 345,9 x 0,04² )0,2

= 1,16 m³/dt

2.4 Menghitung nilai tc =10�� 36�� =

10�20,98

36�1,16 = 5,02 jam = 301 menit

2.5 menghitung nilai β2 berdasarkan tabel, didapat F = 377 km², tc = 5,02 jam, dengan interpolasi sehingga diperoleh nilai

β2 = 71 % = 0,71

2.6 Menghitung β = β1 x β2 = 0,78 x 0,71 = 0,554 2.7 Menghitung nilai I sebenarnya:

I = 10��24��� 36�� =

10�0,554�136,44

36�5,02 = 4,18 m³/dt/km²

4.2 Coba lagi I dengan nilai 4,18 kemudian erhitungan dimulai dari perhitungan nilai Q sehingga diperoleh nilai I1 = I2, Pada kasus ini hasil perhitungan I1 = I2, diperoleh I = 4,3 m³/dt/km² dan tc = 288 menit dan besar koreksinya 6%, sehingga nilai I menjadi:

I = 1,06 x 4,3 = 4,56 m³/dt/km² 5 menghitung nilai Qmax untuk 100 tahun

Qmax = α x I x A

= 0,52 x 4,56 x 136,44 = 323,26 m³/dt

Perhitungan untuk periode ulang 2,5,10,20,50 dan 100 tahun pada tabel 4.16 berikut

Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Debit Banjir dengan Metode Melchior T

(tahun)

CH Max

(mm/hari) Α β1 β2 β

f (km²)

I (m³/dt/km²) Qmax

5 76,07 0,52 0,78 0,71 0,55 126,70 4,56 180,30

10 90,06 0,52 0,78 0,71 0,55 126,70 4,56 213,46

20 108,26 0,52 0,78 0,71 0,55 126,70 4,56 256,59

50 122,16 0,52 0,78 0,71 0,55 126,70 4,56 289,54

100 136,40 0,52 0,78 0,71 0,55 126,70 4,56 323,29

Sumber : Pengolahan Data

4.1.5.3Metode Rasional

Rumus umum untuk metode rasional adalah : Q = 0.278 C.i.A

Langkah perhitungan : 6. Data :

R =136,44 mm/hr (berdasarkan curah hujan harian maximum metode Log Person III periode ulang 100 tahun)

I = 0.04 L = 20,997 km

7. Dengan adanya kemiringan dasar sungai (i) didapat beda tinggi titik terjauh dan mulut catchment (H) :

l = 0.9 L = 0.9 x 20,997 = 18,90 km

H = 755.89 m

8. Hitung nilai kecepatan pengaliran (V) dengan rumus : 6 . 0 72       = L H V jam km

V 9,78 /

997 , 20 7559 . 0 72 6 . 0 =       =

9. Dianggap bahwa periode hujan yang akan menyebabkan debit banjir adalah sama dengan time concentration (t)

l H I × = 1000 90 , 18 1000 04 , 0 × = H

V L t=

jam

t 2.14

78 , 9 997 , 20 = =

10. Menghitung intensitas hujan dengan rumus Dr. Mononobe. 3

/ 2

24 24 

    = t R i mm

i 28,46

14 , 2 24 24 44 ,

136 2/3

=       =

11. Koefisien pengaliran C = 0.5 dari Tabel 2.9 12. Menghitung debit puncak dengan rumus :

Q = 0.278 C i A = 0.278 x 0,5 x 28,46 x 126,7 = 501,14 m3/dt 13. Perhitungan selanjutnya pada Table 4.17

Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Debit Banjir Metode Rasional T

(tahun)

CH Max (mm/hari) C

i (mm) A (km²) Q (m³/dt)

2 55,66 0,50 11,61 126,70 204,46

5 76,07 0,50 15,86 126,70 279,40

10 90,06 0,50 18,78 126,70 330,78

20 108,26 0,50 22,58 126,70 397,63

50 122,16 0,50 25,48 126,70 448,71

100 136,44 0,50 28,46 126,70 501,14

Sumber : Pengolahan Data

Tabel 4.18 Rekapitulasi Debit Banjir T (Tahun) Hasper (m³/dt) Melchior (m³/dt) Rasional (m³/dt)

2 130,56 131,92 204,46

10 211,23 213,46 330,78

20 253,91 256,59 397,63

50 286,53 289,54 448,71

100 320,01 323,29 501,14

4.2 PERENCANAAN TEKNIS CHECK DAM

Tabel 4.19 Tabel Data Pedoman Perencanaan Check Dam

Data Keterangan

Lebar dasar saluran (B) = 25 m Dinas PSDA Kemiringan dasar Saluran (Ss) = 0,014 Dinas PSDA Ketinggian air maksimum hilir checdam (D) = 2 m Dinas PSDA Diameter median material dasar = 0,6 Dinas PSDA Luas catchment area = 126,7 �m2 Dinas PSDA Luas daerah = 524,10 �m2 Dinas PSDA Panjang sungai = 20,98 km Dinas PSDA Panjang sungai dari hulu – checkdam = 17,93 km Dinas PSDA Elevasi sungai bagian hulu = 425 m Dinas PSDA Elevasi pada lokasi checkdam = 1125 m Dinas PSDA

Berat jenis air (ρ) = 1000 kg/m3 Asumsi Berat jenis sedimen (ρs) = 2650 kg/m3 Asumsi Percepatan gravitasi (g) = 9,81 m2/s Ketentuan Temperature air sungai (t) = 200C Asumsi

Debit aliran rencana 100 tahun melchior (Q) = 323,29 m3/s Perhitungan Sumber : Dinas PU PSDA Sumatera Barat

4.2.1 Analisis Erosi

Untuk menghitung prediksi erosi yang terjadi pada suatu DAS dapat menggunakan metode USLE (Universal Soil Loss Equation). USLE adalah suatu model erosi yang dirancang untuk memprediksi rata-rata erosi jangka panjang dari

erosi alur di bawah keadaan tertentu. USLE dikembangkan di USDA-SCS (United State Departemen of Agriculture-Soil Conservation Service) bekerja sama dengan Universitas Purdue oleh Wischemeier dan Smith, 1965 (Suripin, 2002).

Persamaan USLE dapat dinyatakan sebagai:

Ae = R x K x LS x C x P

Dimana:

Ae = perkiraan besarnya jumlah erosi (ton/ha/tahun)

R = faktor erosivitas curah hujan tahunan rata-rata (cm)

K = indeks erodibilitas tanah

LS = indeks panjang dan kemiringan lereng

C = indeks pengelolahan lahan

P = indeks upaya konservasi tanah atau lahan

4.2.1.1 Erosivitas Hujan (R)

Curah hujan merupakan unsur iklim yang memberikan kontribusi dalam

menentukan besar kecilnya jumlah erosi pada suatu DAS. Erosivitas merupakan

nilai indeks yang menjelaskan kemampuan hujan untuk menimbulkan atau

menyebabkan terjadinya erosi. Makin tinggi nilai indeks erosivitas hujan, maka

makin besar pula kemampuannya untuk menimbulkan erosi.

Berdasarkan data curah hujan selama 10 tahun (2001-2010) yang diperoleh

yaitu stasiun pengamatan Sungai Ipuh yang terletak pada 01º23’22,6” LS ;

100º59’06” BT, stasiun pengamatan Jalan Balantai yang terletak pada 01º16’54”

LS ; 100º54’55,3” BT, diperoleh nilai curah hujan rata-rata DAS Batang Suliti

pada tabel terlampir pada tabel 4.23

Tabel 4.20 Lokasi Pengamatan Hujan DAS Batang Suliti

No. Nama Stasiun Lokasi Luas (Hectare)

1 Sungai Ipuh 01º23’22,6” LS ; 100º59’06” BT 67.508 2 Jalan Balantai 01º16’54” LS ; 100º54’55,3” BT 59.192 Sumber : Analisis dan Pengolahan Data

Gambar 4.1 : Peta Stasiun Hujan DAS Batang Suliti

Sumber : Dinas PU PSDA Sumatera Barat

Nilai Erodibilitas Tanah (K) diperoleh dari pengumpulan data sekunder

berupa peta digital sebaran jenis tanah pada DAS Batang Suliti yang diperoleh

dari Dinas PU PSDA Sumatera Barat.Dari gambar dapat dilihat bahwa jenis tanah

daerah DAS Batang Suliti adalah jenis tanah Podsolik. Dari Tabel maka didapat

nilai erodibilitas tanah (K) jenis tanah podsolik adalah 0,16.

Gambar 4.2: Peta Jenis Tanah DAS Batang Suliti

Sumber : Dinas PU PSDA Sumatera Barat

4.2.1.3 Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng (LS)

Faktor panjang dan kemiringan lereng (LS) adalah salah satu komponen

untuk menghitung prediksi erosi dalam metode USLE. Topografi sangat

mempengaruhi aliran permukaan dan erosi yang akan dibawanya. Nilai LS dapat

dihitung dengan melihat panjang dan kemiringan lereng suatu lahan. Kawasan

DAS Batang Suliti memiliki topografi yang beragam, dari wilayah yang datar

pada daerah hilir sampai ke wiliayah yang berbukit dan bergunung pada daearah

hulunya.

No Kemiringan (%)

Rata-rata

Tengah Luas (Ha) Persentase

Persentase

Thdp Luas Faktor S

1 0 - 5 % 2,5 41598 32,83189 0,328318863 0,00821

2 5 - 15 % 10 15216 12,00947 0,120094712 0,01201

3 15 - 25 % 20 35870 28,31097 0,283109708 0,05662

4 > 25 % 25 34016 26,84767 0,268476717 0,06712

126700 1 0,14396

Sumber : Analisis dan Pengolahan Data

Faktor panjang-kemiringan lereng:

LS = (L/22)� (0,006541�2 + 0,0456S + 0,065)

Diketahui: Panjang Lereng (L) = 20980 m

z = 0,2 karena S = 0,14396% (z = 0,2 jika S < 1%)

Maka,

LS = (20980/22)0,2 _{(0,006541(0,14396)}2 _{+ 0,0456(0,14396) + 0,065)}

LS = 0,283

Sumber : Dinas PU PSDA Sumatera Barat

4.2.1.4 Faktor Penggunaan dan Pengelolaan Lahan (CP)

Faktor CP adalah gabungan nilai faktor penutup lahan dan faktor konservasi

lahan.

• Nilai C = Faktor penutup lahan atau pengelolaan tanaman. Faktor pengelolaan tanaman (C), ditentukan berdasarkan dari jenis vegetasi penutup tanaman yang

ada di sekitar DAS area tersebut. Adapun jenis vegetasi umumnya adalah padi,

sehingga dari tabel diperoleh nilai C = 0,5

• Nilai P = faktor konservasi lahan, penentuan indek konservasi tanah ditentukan dari interprestasi jenis tanaman dari tata guna lahan yang dievaluasi dengan

kemiringan lereng. Untuk faktor-faktor usaha pencegahan erosi (P), pada area ini

belum terdapat kegiatan konservasi untuk pemeliharaan lahan. Sehingga diambil

4.2.1.5 Perkiraan Erosi Yang Terjadi pada DAS Batang Suliti perkiraan besarnya erosi Per Luasan (Ha) adalah:

Ae = R x K x LS x C x P

Diketahui: R = 1276,88 C = 0,5

K = 0,16 P = 1

LS = 0,283

Ae = 1276,88 x 0,16 x 0,283 x 0,5 x 1

= 28,9085 ton/ha/tahun

Besarnya erosi yang terjadi pada DAS Batang Suliti adalah

Ae tot = Besarnya erosi perluasan x Luas Das Batang Suliti

= 29,9085 x 126.700

= 3.662.715 ton/tahun = 1.382.156 m3/tahun

4.2.1 Analisis Angkutan Sedimen Saluran

4.2.1.1 Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Formula Yang’s

1. Hitung luas permukaan basah (A)

A = ( B + mh ) h

= ( 25 + 4 3 2 ) 2

= 55,333 m2

P = B + 2h √1 + m2

= 25 + 2(2) �1 + 4

3 2

= 31,666 m

2. Nilai V = � � =

323,29

55,333 = 5,84 m3/s

3. Radius Hidrolik

Rh = � �=

55,333

31,666 = 1,747 m

4. Hitung kecepatan geser

U∗ = �� ∗ � ∗ ��

U∗ = √9,81∗1,747∗0,014

U∗ = 0,239

5. Viskositas

v = 1,792�10−6 1,0+0,0337�+0,000221T2

= 1,792�10−6

1,0+0,0337(20)+0,000221(20)2

6. Kecepatan jatuh ( fall velocity ω ) ω = ₁₈1 ��−_�� . g . d2

�

ω = ₁₈1 2650−1000₁₀₀₀ . 9,81 . 0,00062 1,0168x10−6

= 0,318 m2/s

7. Hitung harga Parameter Vcr / ω ���

� =

2,5

log��∗�50_� �−0,06+ 0,06

= 2,5 log�0,239∗ 0,0006

1,0168x10−6�−0,06

+ 0,06

= 1,256

8. Konsentrasi sedimen Total ( dengan asusmsi fall velcity � = 0,5 m/s ) Log Ct = 5,435 – 0,286 log ��50

� - 0,457 log �∗

� + ( 1,799 – 0,409 log ��50

� − 0,314 log �∗

� ) log ( ���

� − �����

� ) = 5,435 – 0,286 log 0,318∗0,0006

1,0168x10−6 - 0,457 log

0,239

0,318 + ( 1,799 – 0,409

log0,318∗0,0006

1,0168x10−6− 0,314 log 0,239 0,318 ) log (

5,84∗0,014

0,318 −1,256฀0,014)

= 2,255

Ct = 102,255 =179,887ppm 9. Hitung Gw

Gw = ρ * B * D * V

10. Muatan Sedimen Qs

Qs = Gw * Ct

= 292000 * (179,887

1000000)

= 52,52 kg/s

( berat jenis sedimen untuk pasir = 2650 kg/m3 )

= 0,0198 m3/s ̴ 1712,57 m3/hari = 616.528 m3/ tahun

Maka muatan sedimen menggunakan Formula Yang’s adalah 616.528 m3/ tahun

4.2.1.2 Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Formula Shen and Hung 1. Hitung luas permukaan basah (A)

A = ( B + mh ) h

= ( 25 + 4

3 2 ) 2

= 55,333 m2

2. Hitung nilai Y

Y = ( ฀Ss

0,57

ωo,32 )

0,007502

= ( 4,19∗0,014

0,57

0,318o,32 ) 0,007502

= 0,998

3. Hitung konsentrasi sedimen total

= -107404,459 + 324214*(0,998) – 326309,589*(0,998)2 + 109503,872* (0,998)3

= 2,364

Ct = 102,364 = 231,20 ppm

4. Hitung Gw

Gw = ρ * B * D * V

= 1000 * 25 * 2 * 5,84 = 292000 kg / s

5. Muatan Sedimen Qs

Qs = Gw * Ct

= 292000 * (231,20

1000000)

= 67,5104 kg/s

= 0,0254 m3/s ̴ 2201,09 m3/hari = 803.399 m3/ tahun

Maka muatan sedimen menggunakan Formula Shen and Huang adalah

803.399 m3/ tahun

4.2.1.3 Perbandingan hasil perhitungan Angkutan sedimen

Dari hasil perhitungan diatas, metode yang digunakan yaitu Formula Yang’s dan Formula Sheun dan Hung memiliki jumlah sedimen yang hampir sama. Berikut adalah grafik perbandingan angkutan sedimen Formula Yang’s dan Formula Sheun dan Hung terhadap waktu :

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan perhitungan angkutan sedimen

Sumber Analisis dan Pengolahan Data

Dari hasil perhitungan diatas dipilih formula Shen dan Huang karena

mengacu kepada estimasi yang lebih tinggi yaitu memiliki volume sedimen

sebesar 803.399 m3/ tahun.

4.2.4 Kapasitas Tampungan Check Dam Existing

Pada perencanaan awal, tidak disebutkan kapasitas tampungan dari check

dam, Jadi untuk menghitung kapasitas tampungan check dam dapat dihitung melalui dimensi penampang sungai dan ketinggian main dam existing. Dalam

menghitung kapasitas tampungan check dam digunakan rumus :

D_s =H.L.B

2

Langkah perhitungan :

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 1800000

1 2 3 4 5 6 7

Yang's Method

Shen and Huang Method

1. Data :

H = Tinggi Main Dam Existing dari tanah dasar sungai = 1,5 meter 2. Panjang tampungan sedimen rencana (L)

Sin (0,014) = 1,5

L

L = 6138,834 m

3. Kapasitas tampungan Check Dam Existing

D_s =H.L.B

2

D_s =1,5x6138,834x25

2 = 115.103m

3

Jadi daya tampung existing check dam adalah 115.103m3,Japat disimpulkan bahwa kapasitas tampungan existing check dam tidak mampu

menampung sedimen.

4.2.3 Evaluasi Desain Perencanaan check dam

Berdasarkan latar belakang bencana aliran debris yang pernah dialami

oleh masyarakat Suliti, dimana aliran tersebut telah menyebabkan kerusakan

prasarana masyarakat setempat, sehingga direncanakanlah bangunan

pengendali sedimen (check dam) dengan tipe gravity dam (impermeable dam)

yang diharapkan mampu menanggulangi masalah sedimentasi dan aliran debris

pada Batang Suliti. Pada dasarnya gravity dam (impermeable dam) dibuat

untuk menanggulangi aliran debris termasuk material sedimen berdiameter kecil,

namun setelah kapasitas tampung dam terisi sedimen pada waktu bajir kecil,

efektivitas dam dalam menampung aliran debris akan menurun sehingga harus

dilakukan pengerukan sedimen agar kapasitas tampungan sedimen pada check

dam selalu terjaga dan biasanya impermeable dam adalah berupa gravity dam yang terbuat dari beton atau pasangan batu. Sehingga untuk menanggulangi

masalah sedimen yang terjadi pada Batang Suliti tipe check dam yang cocok

adalah tipe gravity dam (impermeable dam).

4.2.3.1 Perencanaan Ketinggian Main Dam

Dalam perencanaan ketinggian main dam, Perlu dihitung kapasitas

tampungan check dam. Ketinggian Main Dam direncanakan sebesar 3 meter, hal

ini dimaksudkan agar check dam mampu menampung potensi sedimen yang akan

terjadi. Jika ketinggian check dam direncanakan lebih tinggi lagi, hal ini

berpengaruh terhadap biaya yang dikeluakan dan berpengaruh terhadap ketinggian

muka air di hulu.

Pada DAS Batang Suliti diketahui elevasi tanah dasar yaitu +580,2

sedangkan elevasi tebing pada lokasi perencanaan yaitu +587,7. Diperoleh

ketinggian saluran terhadap tebing yaitu 7,5 meter. Sehinggan untuk ketinggian

check dam sebesar 3 meter mungkin untuk dilaksanakan.

Untuk merencanakan ketinggian main dam digunakan rumus :

D_s =H.L.B

2

Langkah perhitungan :

1. Nilai H = Tinggi Main Dam Rencana dari tanah dasar sungai = dicoba 3 m 2. Hitung panjang tampungan sedimen rencana (L)

Sin (0,014) = 3

L

2. Hitung Kapasitas Check Dam

D_s =H.L.B

2

D_s =3x12277,6x25

2 =460412m

3

3. Hitung total pengerukan Check Dam yang diperlukan (n)

n= VolumeSedimen

VolumeTampungan =

803.399m3/ tahun

460.412m3 = 1,7 ~ 2… … … .OK

Maka perencanaan checkdam dengan tinggi Main dam = 3 meter dapat

diterima. Dan diperlukan setidaknya 2 kali pengerukan dalam 1 tahun.

Untuk meminimalisir hal tersebut perlu dilakukan koordinasi dari Dinas

terkait agar selalu melakukan pengawasan dalam penggunaan lahan dan

konservasi tanah agar daerah aliran sungai tidak banyak mengalami erosi dan

perlu dilakukan penanganan teknis dengan pengerukan (dredging) dan

penggelontoran (flushing) sedimen secara rutin yang merupakan bentuk koreksi

fisik jangka pendek yang dapat dilakukan pada check dam sehingga dapat

mengurangi volume sedimen di check dam.

4.2.3.2 Perencanaan Dimensi Pelimpah

Pada perencanaan pelimpah, diasumsikan air melimpah diatas check dam

sehingga dalam perencanaan pelimpah digunakan persamaan energi debit

Q= 2

3.Cd.�� 2

3g�. (Be).He

3/2

Langkah perhitungan :

1. Data :

Q = Debit diatas pelimpah = 323,29m3/dt Cd = Koefisien debit ( Cd = C0.C1.C2)

C0 = Merupakan fungsi He/r C1 = Merupakan fungsi p/He

C2 = merupakan fungsi p/He dan kemiringan muka hulu bendung g = Percepatan gravitasi= 9,81 m/dt2

Be = Lebar Pelimpah (m) W = Tinggi jagaan (m)

m = Kemiringan tepi Pelimpah = 0,5 direncanakan B = Lebar sungai rata-rata = 25 m

He= Tinggi air diatas pelimpah

2. Hitung tinggi air diatas pelimpah

Q= 2

3.Cd.�� 2

3g�. (Be).He

3/2

Bila disederhanakan rumus diatas menjadi :

Q=1,704.Be .He3/2 323,29= 1,704. 25. He3/2

Sehingga diperoleh ketinggian air diatas pelimpah (He) = 3,86 meter

3. Kontrol terhadap koefisien debit yang dipakai dengan menggunakan

rumus Rehbock (sumber : Program Magister PSDA-ITB-PU, Pokok

C= 0,602+0,083�H3 H� Dengan :

H3 = Tinggi air diatas pelimpah = 3,6 m

H = Tinggi mercu Main Dam dari tanah dasar sungai = 3 m

Maka :

C= 0,602+0,083�3,86

3 �=0,708 ~ 0,7… … …0k‼!

Jadi Koefisien Debit yang dipakai = 0,7 cocok dengan nilai koefisien debit

yang ditentukan oleh Rumus Rehbock.

4.2.3.3Perencanaan Kemiringan Main Dam

Kemiringan tubuh main dam bagian hilir telah ditetapkan (n) = 0,2 (Japan

International Cooperation Agency (JICA), Volcanic Sabo Technical Centre, Perencanaan Bangunan Pengendali Sedimen) dengan tinggi tubuh dam rencana 5

m. Untuk menghitung kemiringan main dam bagian hulu, digunakan rumus

Anonymous :

(1+α)m2+ [2(n+β) +n(4α+γ) +2.α.β]m

−(1+3α) + α.β(4n+β)−γ(3nβ+β+n2 ) =0 Langkah perhitungan :

1. Data :

n = Kemiringan Tubuh Dam bagiah Hilir = 0,2 α = H3

H =

TinggiAirdiatasMercu

Tinggi฀฀฀฀฀฀฀ =

3,86m

β = b1

H =

LebarMercu฀฀฀฀฀฀฀

Tinggi฀฀฀฀฀฀฀ =

25m

5m = 5

γ = γc

γw

=BeratIsiBahanDam

BeratIsiAir =

2,2t/m3

1t/m3 = 2,2

m = Kemiringan Main Dam bagian Hulu

2. Hitung kemiringan Main Dam bagian hulu

(1+1,28)m2+ [2(0,2+5) +0,2(4x1,28+2,2) +2x1,28x5]m

−(1+3x1,28) + 1,28x5 (4x0,2+5)−2,2 (3x0,2x5+5+0,22 ) =0 2,28m2+24,664m−14,592= 0

Untuk mendapatkan akar-akar persamaan kuadrat m, digunakan rumus :

−b±�b2 −4.a.c 2.a

= −24,664±�24,664

2_{−4x2,28x−14,592}

2x2,28

m₁ = −24,664+27,228

4,56 =0,57… … memenuhi

m₂ = −24,664−27,228

4,56 =−11,37… tidakmemenuhi

Dari kedua nilai akar-akar persamaan kuadrat diatas, nilai m1 dapat

diambil sebagai kemiringan main dam bagian hulu = 0,57~ 0,6

Dengan demikian maka diambil kemiringan main dam bagian hulu = 0,6

Kemiringan Main Dam = Kemiringan Sub Dam

4.2.3.4Perencanaan Lebar Dasar Main Dam

Lebar dasar main dam sangat dipengaruhi oleh kemiringan bagian hulu dan

Langkah perhitungan :

1. Data :

m = 0,6 n = 0,2

b = 2,5 m (Lebar mercu berdasarkan tabel 2.13

dengan material pasir dan kerikil nilai berkisar 1,5 – 2,5 ) H = Tinggi main dam diatas fondasi = 3 m

2. Hitung lebar Main Dam bagian bawah diatas tanah dasar (b2)

b₂ = b₁+mxH+nxH

b₂ = 2,5+ (0,6x3 ) + (0,2x3) =4,9= 5,0m

Gambar 4.5. Kemiringan dan lebar Dasar Main Dam

4.2.3.5 Perencanaan Kedalaman Fondasi

Disarankan fondasi masuk kedalam batuan dasar 1 – 2 m pada tanah berpasir

atau batu. Meskipun demikian masuknya fondasi dalam tanah dapat lebih dalam

dasar tidak homogen (Japan International Cooperation Agency (JICA), Volcanic

Sabo Technical Centre, Perencanaan Bangunan Pengendali Sedimen).

Pada check dam Batang Suliti direncanakan kedalaman fondasi = 1,5 m

4.2.3.6 Perencanaan Sub Dam dan Lantai (Apron)

Struktur main dam hampir sama dengan sub dam yang membedakannya

hanya dimensi dan fungsinya. Apabila main dam berfungsi untuk menampung dan

mengendalikan sedimen sedangkan sub dam berfungsi sebagai pemecah energi air

yang disebabkan oleh limpasan air akibat dari peninggian elevasi sungai karena

adanya main dam. Lantai (Apron) yang terletak antara main dam dan sub dam

dibuat untuk menanggulangi bahaya gerusan pada dasar sungai asli.

Langkah-langkah perhitungan sebagai berikut :

H = Tinggi Main Dam dari permukaan lantai (Apron) = 3 m H3 = Tinggi air diatas mercu Main Dam = 3,86 m

Qd = Debit diatas mercu Main Dam = 323,29 m3/dt g = Percepatan gravitasi = 9,81 m/dt2 Be = Lebar pelimpah

β = Koefisien (4,5 ~ 5,0) B = Lebar sungai = 25 m

9. Jarak Antara Main Dam dengan Sub Dam L = (1,5 ~ 2,0) x (H1 + H3)

L = (1,5 ~ 2,0) x (3 + 3,86)

L = 10,29 ~ 13,72 m (diambil 13 m)

10. Tinggi Sub Dam H2 = (⅓ ~ ¼) x H1

H2 = (⅓ ~ ¼) x 3

H2 =1 ~ 0,75 (diambil 1 m)

3. Hitung debit persatuan lebar pelimpah (qo)

q_o = Qd

B₁

q

o =

323,29

25 = 12,93m3/dt/m

4. Hitung kecepatan aliran (Vo)

V_o = qo

H₃

V_o = 12,93

3,86 = 3,34m/dt 5. Hitung panjang terjunan (Lw)

L_w =V₀�

2�H+1

2H3�

g �

1 2

L_w =3,34�

2�3+1₂.3,86� 9,81 �

1 2

= 3,36m

6. Hitung kecepatan aliran diatas titik terjunan (V1)

V₁ = ��2g(H+H₃)�

V₁ = ��2x9,81(3+3,86)�= 11,6m/dt 7. Hitung tinggi air pada titik jatuh terjunan (h1)

h₁ = qo

V₁

h₁ = 12,93

11,6 = 1,11m

F₁ = V1 �(gxh₁) =

13,94

�(9,81x1,11)=4,22

4,22 > 1 ……….. Aliran superkritis

9. Hitung tinggi loncatan air dari permukaan lantai s/d diatas mercu Sub Dam (hj)

h_j= h1

2 ��1+8.Fr

2₋

1� h_j= 1,11

2 ��1+8x4,22

2 _{−1�= 6,1m}

10. Hitung panjang loncatan air (X), nilai β diambil = 4,5 X= βxh_j=4.5x6,1=27,42m

Hitung debit persatuan lebar sungai (q1)

q

1 =

Q_d B =

323,29

25 =12,93 m

3_/dt/m

11.Hitung tinggi air diatas Sub Dam (Yc)

Y_c= ��q12

g �

3

= ��12,93

2

9,81 �

3

= 2,57m

Dikarenakan sedimen-sedimen berukuran besar telah tertahan pada hulu

main dam sehingga sedimen-sedimen berukuran kecil akan mengalir dari pelimpah dan tertahan pada hulu sub dam dan berdasarkan ketentuan pada Tabel 1

Bab III, maka diambil lebar mercu sub dam (b3) = 1,5 m

12.Tebal lantai olakan (t)

t= 0,1(0,6H+3H₃−1) =0,1((0,6฀3+3฀3,86)−1) = 1,3m 13.Lebar dasar Sub Dam (b4)

Gambar 4.6. Penampang Main Dam dan Sub Dam

4.2.3.7 Tinjauan Gerusan Lokal di Hilir Sub Dam

Gerusan yang terjadi di hilir sub dam disebabkan oleh limpasan air dari

mercu sub dam namun kekawatiran akan gerusan yang terjadi pada dasar sungai

di hilir sub dam sangat erat kaitannya dengan jenis dari tanah dasar sungai. Pada

sungai Batang Suliti, tanah dasar sungai didominasi oleh batuan-batuan, jadi

secara umum tanah dasar sungai Batang Suliti sangat baik dalam menerima beban

struktur akibat adanya Check Dam.

Langkah perhitungan :

1. Data

B = Lebar Sungai = 25 m

n = Koefisien kekasaran Manning untuk sungai curam = 0,05 ( tabel 2.18 ) Qd = 323,29m³/dt

Io = Kemiringan rata-rata sungai sampai ke lokasi Check Dam = 0,014 q1 = Debit persatuan lebar sungai = 12,93 m3/dt/m

Yc = Tinggi air diatas Sub Dam = 2,57 m

2. Hitung tinggi air di Hilir Sub Dam

h_c =� q1

1 n x�Io

� 3 5

h_c=� 12,93

1

0,05 x√0,014

� 3 5

Sehingga nilai H :

H= h_c+Y_c =2,77+2,57=5,34m H

Y_c= 5,34

2,57=2,00 Menurut ketentuan Vendjik :

3. 2,00 < H/Yc < 15 , maka T = 3 Yc + 0,10 H 4. 0,5 < H/Yc < 2 , maka T = 0,4 Yc + 0,40 H

Maka dipakai Ketentuan Vendjik nomor 2 :

T= 0,4Y_c+0,40H

T= 0,4x2,57+0,40x5,34=3,16m

Gambar 4.7. Gerusan Lokal di Hilir Sub Dam

4.2.3.8 Perhitungan Gaya dan Momen

Tipe check dam rencana adalah tipe gravity (impermeable dam) yang

material utamanya adalah batu kali. Dipilihnya batu kali sebagai material utama

disamping harga konstruksi lebih ekonomis, tumpukan batu kali akan lebih

bermanfaat dan tepat guna.

Adapun gaya-gaya yang bekerja pada check dam adalah :

A.Berat Sendiri Struktur Main Dam

Gambar 4.8. Segmen Berat Struktur Main Dam Langkah perhitungan segmen W1 tinjauan lebar 1 m :

1. Data

γb = Berat isi Pasangan Batu Kali = 2,2 t/m3

A = Luas penampang Main Dam

Lx = Lengan momen arah horizontal

2. Hitung berat struktur Main Dam

W= Axγ

b

W1= (½x1,8x3) x2,2= 5,94t 3. Hitung Momen

L_x = ��1

3 x1,8�+2,6+0,6�=3,8m M= WxL_x

M= 5,94฀3,8=22,572t.m 4. Perhitungan selanjutnya ditabelkan

Tabel 4.25 Gaya dan Momen Struktur Main Dam

Notasi Perhitungan

Lengan

Momen _Momen

(M)

W1 0,5 . 1,8 . 3 . 2,2 = 5,940 T 3,800 22,572 T.M

W2 1,5 . 5 . 2,2 = 16,500 T 2,500 41,250 T.M

W3 2,6 . 3 . 2,2 = 17,160 T 1,900 32,604 T.M

W4 0,5 . 0,6 3 . 2,2 = 1,980 T 0,400 0,792 T.M

TOTAL ΣW = 41,580 T ΣMW = 97,218 T.M Sumber : Analisis dan Pengolahan Data

Gambar 4.9. Penampang Gaya Tekanan Sedimen

Langkah perhitungan segmen H1 tinjauan lebar 1 m :

1. Data

γs = Berat isi Sedimen dalam air = 1,8 t/m3 Ø = 300

Lx = Lengan momen arah horizontal Ly = Lengan momen arah vertikal 2. Hitung nilai koefisien tanah aktif (Ka)

Ka= Tan2�45−฀ 2� Ka= Tan2�45−30

2�=0,333

3. Hitung tekanan sedimen terhadap Main Dam (Ps)

P_s =½xγ_sxH2xKa

P_s =½x1,8x32x0,333=2,697t 4. Hitung Momen

L_y = 1

3 x3=1m

M= P_sxL_y = 2,7x1= 2,7t.m 5. Perhitungan selanjutnya ditabelkan

Tabel 4.26 Gaya dan Momen Sedimen

Notasi Perhitungan

Gaya (T) Lengan Momen

Momen (T.M)

H V X Y MV MH

G1 0,5 . 1,8 . 3 . 1,8 - 4,860 4,400 - 21,384 - H1 0,5 . 1,8 . 3 . 3 . 0,333 2,700 - - 1,000 - 2,700 TOTAL

(Σ) 2,700 4,860 21,384 2,700

Sumber : Analisis dan Pengolahan Data

Berat Sedimen pada Segmen G1 akan menambah berat struktur Check Dam, sehingga dapat menambah kestabilan Check Dam pada tanah dasar sungai.

C.Tekanan Air a. Air Nomal

Gambar 4.10. Penampang Gaya Tekanan Air Normal

1. Data

γw = Berat isi air = 1 t/m3

Lx = Lengan momen arah horizontal Ly = Lengan momen arah vertikal

2. Hitung tekanan air normal segmen H2

P_h = ½xγ_wxH2 P_h = ½x1x32 = 4,5t 3. Hitung Momen segmen H2

L_y = 1

3 x3=1m M= P_hxL_y

M= 4,5x1= 4,5t.m

4. Perhitungan selanjutnya ditabelkan

Tabel 4.27 Gaya dan Momen Air Normal

Notasi Perhitungan

Gaya (T) Lengan Momen

Momen (T.M)

H V X Y MV MH

G2 0,5 . 1,8 . 3 . 1 - 2,700 4,400 - 11,880 -

H2 0,5 . 1 . 3 . 3 4,500 - - 1,000 - 4,500

TOTAL

(Σ) 4,500 2,700 11,880 4,500 Sumber : Analisis dan Pengolahan Data

Berat Air pada Segmen G2 akan menambah berat struktur Check Dam, sehingga dapat menambah kestabilan Check Dam pada tanah dasar sungai.

Gambar 4.11. Penampang Gaya Tekanan Air Banjir Langkah perhitungan segmen H3 tinjauan lebar 1 m :

1. Data

γw = Berat isi air = 1 t/m3

Lx = Lengan momen arah horizontal Ly = Lengan momen arah vertikal 2. Hitung tekanan air banjir segmen H3

P_h = ½xγ

wxH

2

P_h = ½x1x (3+3,86)2 _{= 23,53t}

3. Hitung Momen segmen H3

L_y = 1

3 x (3+3,86) =2,287m M= P_hxL_y

M= 23,53x2,287=53,805t.m 4. Perhitungan selanjutnya ditabelkan

Notasi Perhitungan

Gaya (T) Lengan

Momen Momen (T.M)

H V X Y MV MH

G4 0,5 . 1,8 . 3 . 1 - 2,700 4,400 - 11,880 -

G5 3,86 . 4,4 . 1 - 16,984 2,800 - 47,555 H3 0,5 . 1 . 6,86 . 6,86 23,530 - - 2,287 - 53,805 TOTAL

(Σ) 23,530 19,684 59,435 53,805

Sumber : Analisis dan Pengolahan Data

Berat Air pada Segmen G4, G5 akan menambah berat struktur Check Dam pada saat banjir, sehingga dapat menambah kestabilan Check Dam pada tanah dasar sungai.

D. Gaya Gempa

Jenis tanah pada sungai Batang Suliti adalah batuan, maka berdasarkan tabel 2.16 didapat nilai n = 2,76 dan m = 0,71. Berdasarkan peta zona gempa pada Gambar 2.11, maka faktor zona gempa (z) untuk daerah Sumatera Barat adalah 1,56.

Dalam menghitung Gaya Gempa digunakan rumus umum :

Gg= WxE

Langkah perhitungan untuk Periode Ulang Gempa 20 Tahunan :

1. Data

n = Koefisien Jenis Tanah = 2,76

m = Koefisien Jenis Tanah = 0,71

z = Faktor Gempa = 1,56

ac = Percepatan Gempa Dasar = 0,85

W = Berat struktur (ton)

2. Hitung Percepatan Gempa (ad) a_d = n(a_cxz)m

฀฀ =2,76 (0,85฀1,56)0,71 =0,887฀/฀฀2

3. Hitung Nilai Koefisien gempa

E= ad

g

E= 0,887

9,81 = 0,09

4. Perhitungan selanjutnya ditabelkan

Tabel 4.29 Perhitungan Koefisien Gempa Batang Suliti Periode

Ulang n m

ac ad

E m/dt2 m/dt2

20 2,76 0,71 0,850 0,887 0,090

50 2,76 0,71 1,130 1,086 0,111

100 2,76 0,71 1,600 1,390 0,142

Sumber : Analisis dan Pengolahan Data

Maka untuk perencanaan gempa 100 Tahun diambil Koefisien = 0,142 → 0,15, karena koefisien gempa berdasarkan pada kondisi geologi dan sekitarnya dapat

dilihat pada tabel 5.6.

Tabel 4.30 Koefisien Gempa Berdasarkan pada kondisi Geologi dan Sekitarnya

Geologis Lokasi

Bantuan Dasar 0,12 0,10

Batuan Tidak Masif Daerah Tersier

Sumber : Japan International Cooperation Agency (JICA), Volcanic Sabo Technical Centre, Perencanaan Bangunan Pengendali Sedimen.1985

5. Hitung Gaya Gempa Gg= WxE

Untuk Berat Struktur segmen W1 : Gg= 5,94x0,15= 0,891t 6. Hitung Momen Gempa segmen W1

L_y = �1

3 x3�+1,5 =2,5m M= GgxL_y

M= 0,891x2,5=2,2275t.m 7. Perhitungan selanjutnya ditabelkan

Tabel 4.31 Perhitungan Gaya dan Momen Gempa

Segme

n Gaya Gaya

Gemp

a lengan

mome

n Momen (t.m)

(ton) H V Ly Lx Mh Mv

W1 5,94 0,891 - 2,5 - 2,2275

W2 16,5 2,475 - 0,75 - 1,85625

W3 17,16 2,574 - 3 - 7,722

W4 1,98 0,297 - 2,5 - 0,7425

G1 4,86 0,729 - 2 - 1,458

Total 6,966 10,75

14,0062

5 0

Gaya Berat yang dimasukkan dalam menghitung Gaya dan Momen Gempa adalah Berat Struktur dan Berat Sedimen yang ada pada bagian hulu Main Dam dengan anggapan Sedimen terisi penuh setinggi mercu Main Dam.

E. Gaya Angkat (Uplift Pressure)

Gambar 4.12. Penampang Main Dam yang dipengaruhi Uplift Pressure Dalam menghitung Gaya Angkat digunakan rumus :

U_x = h_x− Lx ΣL x∆H L_x = L_v+1

3xLh

Langkah perhitungan Uplift Pressure pada titik tinjauan :

1. Data

γw = 1 t/m3

hx = Ketinggian muka air di Hulu bendung = 3,86 m

ΔH = Selisih tinggi tekanan (m) = 3,86 -2,57 = 1,29 m

A = Luas diagram gaya uplift (m2) ΣL = Panjang creep line total (m)

Lv = Panjang creep line sampai titik tinjauan arah vertical (m) = 4,5 m Lh = Panjang creep line sampai titik tinjauan arah horizontal (m) = 5 m

Hitung panjang Creep Line pada titik tinjauan

L_x = L_v+1

3xLh

L_A =0+1

3x4,5=1,5m L_B= 0+1

3x5= 1,6m

2. Hitung Uplift pada titik tinjauan

U_x = h_x− Lx ΣL x∆H U_A = 3,86−1,5

5 x1,29= 3,47m U_B= 3,6 −1,6

5 x1,29= 3,44m

Gambar 4.13. Luasan Diagram Uplift Pressure 3. Hitung Luas Diagram Gaya

A1= 3,47x5= 17,35m2

A2= ½x (3,47−3,44) x 5=0,075m2

4. Hitung Uplift berdasarkan luas diagram tinjauan 1 m lebar U= Axγ_w

U₂ = 0,075x1= 0,075t

U_total= 17,35+ 0,075=17,425t

5. Hitung Momen Uplift

M₁ = (½x5) x17,35=43,375t.m M₂ = (⅔x5) x0,075=0,25t.m

M_total= 43,375+0,25=43,625t.m

Tabel 4.32 Gaya dan Momen yang bekerja saat Air Normal sebelum direduksi Uplift

No. Item

Gaya (t) Momen (t.m)

V H V H

1 Berat Struktur 41,58 - 97,218 -

2 Tekanan

Sedimen 4,86 2,7 21,384 2,7

3 Tekanan Air 2,7 4,5 11,88 4,5

4 Gempa - 6,966 - 14,006

Total 49,14 14,166 130,482 21,206 Sumber : Analisis dan Pengolahan Data

Tabel 4.33 Gaya dan Momen yang bekerja saat Air Banjir sebelum direduksi Uplift

No. Item

Gaya (t) Momen (t.m)

V H V H

1 Berat Struktur 41,58 - 97,218 -

2 Tekanan

Sedimen 4,86 2,7 21,384 2,7

3 Tekanan Air 19,684 23,53 59,435 53,805

4 Gempa - 6,966 - 14,006

Tabel 4.18 Rekapitulasi Debit Banjir

Tabel 4.19 Tabel Data Pedoman Perencanaan Check Dam Tabel 4.20 Lokasi Pengamatan Hujan DAS Batang Suliti

Tabel 4.21 Data Curah Huan Rata-rata Stasiun Sungai Ipuh (2005 – 2014 ) Tabel 4.22 Data Curah Huan Rata-rata Stasiun Sungai Ipuh (2005 – 2014 ) Tabel 4.23 Perhitungan Erosivitas Hujan (R) DAS Batang Suliti

Tabel 4.24 Kemiringan lereng dan nilai faktor S pada DAS Batang Suliti Tabel 4.25 Gaya dan Momen Struktur Main Dam

Tabel 4.26 Gaya dan Momen Sedimen Tabel 4.27 Gaya dan Momen Air Normal Tabel 4.28 Gaya dan Momen Air Banjir

Tabel 4.29 Perhitungan Koefisien Gempa Batang Tampo

Tabel 4.30 Koefisien Gempa Berdasarkan pada kondisi Geologi dan Sekitarnya

Tabel 4.31 Perhitungan Gaya dan Momen Gempa

Tabel 4.32 Gaya dan Momen saat Air Normal sebelum direduksi Uplift

Tabel 4.33 Gaya dan Momen saat Air Banjir sebelum direduksi Uplift Tabel 4.34 Rekapitulasi Gaya dan Momen yang bekerja pada Check

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Check Dam

Gambar 2.2 Metode Polygon Thiessen Gambar 2.3 Metode Polygon Isohyet

Gambar 2.4 Penampang Tampungan Check Dam Gambar 2.5 Penampang Main Dam (Tubuh Dam) Gambar 2.6 Gerusan di Hilir Sub Dam

Gambar 2.7 Sketsa Penampang Check Dam Gambar 2.8 Sketsa Penampang Main Dam Gambar 2.9 Peta Zona Gempa Sumbar Gambar 2.10 Tekanan Sedimen

Gambar 2.11 Gaya Hidrostatis Air Normal Gambar 2.12 Gaya Hidrostatis Air Banjir

Gambar 3.1 Peta Lokasi check dam Propinsi Sumatera Barat Gambar 3.2 Peta Wilayah Studi

Gambar 3.3 Peta Catchment Area

Gambar 3.4 Peta Kemiringan Lereng DAS Batang Suliti Gambar 3.5 Jenis Tanah DAS Batang Suliti

Gambar 3.6 Peta Stasiun Curah Hujan Gambar 3.7 Skema Rancangan Penelitian

Gambar 4.2 Peta Jenis Tanah DAS Batang Suliti

Gambar 4.3 Peta Kemiringan lereng DAS Batang Suliti

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan perhitungan Angkutan Sedimen Gambar 4.5 Kemiringan dan Lebar Dasar Main Dam

Gambar 4.6 Penampang Main Dam dan Sub Dam Gambar 4.7 Gerusan Lokal di Hilir Sub Dam Gambar 4.8 Segmen Berat Struktur Main Dam Gambar 4.9 Penampang Gaya Tekanan Sedimen Gambar 4.10 Penampang Gaya Tekanan Air Normal Gambar 4.11 Penampang Gaya Tekanan Air Banjir

Gambar 4.12 Penampang Main Dam yang dipengaruhi Uplift Pressure Gambar 4.13 Luasan Diagram Uplift Pressure

DAFTAR NOTASI

Ae = perkiraan besarnya jumlah erosi (ton/ha/tahun) R = faktor erosivitas curah hujan tahunan rata-rata (mm) K = indeks erodibilitas tanah

LS = indeks panjang dan kemiringan lereng C = indeks pengelolahan lahan

P = indeks upaya konservasi tanah atau lahan

R = Erosivitas Curah Hujan Tahunan Rata-rata (mm) Rm = Erosivitas Curah Hujan Bulanan (cm)

(Rain)m = Curah hujan bulanan (cm) K = Factor erodibilitas tanah M = Persentase ukuran partikel L = panjang lereng (m)

S = kemiringan lereng (%), dan

Z = konstanta yang besarnya bervariasi tergantung besarnya S. Ct = konsentrasi sedimen total

d50 = diameter sedimen 50% dari material dasar (mm) � = kecepatan jatuh (m/s)

V = kecepatan aliran (m/s) Vcr = kecepatan kritis (m/s) Ss = kemiringan saluran U* = kecepatan geser (m/s) B = lebar saluran (m) D = kedalaman saluran (m) Qs = muatan sedimen (kg/s)

P

� = curah hujan rata-rata

N = jumlah stasiun Ai = luas areal polygon

XT = curah hujan kala ulang T-tahun (mm)

X

� = nilai rata-rata hitung variat S = Standar Deviasi

XTR = Curah hujan maksimum dalam PUH TR (mm/jam) KTR = Skew curve faktor

S logX

�������� = Standar Deviasi dari log Xi

Cs = Koefisien kemencengan (Skewnes) XI X2 = Nilai Chi-Kuadrat terhitung

Ef = Frekuensi (banyak pengamatan) yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya

Of = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama

α = Banyaknya keterikatan (banyaknya parameter), untuk uji Chi-Kudrat adalah 2.

β = Koefisien reduksi

q = Hujan maksimum ( m3 / dtk / km2 )

U = variabel standar deviasi pada kala ulang T tahun I = intensitas hujan (mm/jam)

Yc = Tinggi Air diatas Sub Dam Hc = Tinggi Air di Hilir Sub Dam H = Gaya Hidrostatis arah Horizontal G1 = G2 = Gaya Hidrostatis arah Vertikal

h1 = Tinggi Air di hulu Main Dam pada saat Air Normal h2 = Tinggi Air di hilir Main Dam pada saat Air Normal Ux = Uplift pressure pada titik tinjauan (t/m2)

hx = Ketinggian muka air di Hulu bendung (m) Lx = Panjang creep line sampai titik tinjauan (m)

Lv = Panjang creep line sampai titik tinjauan arah vertikal (m) Lh = Panjang creep line sampai titik tinjauan arah horizontal (m)

ΣL = Panjang creep line total (m) ∆H = Selisih tinggi tekanan (m)

γw = Berat isi air (t/m3

)

A = Luas Diagram Gaya (m2) F = Tekanan air (t/m)

P = Benturan oleh batu-batuan (t/m) h = Tinggi aliran sedimen (m)

V = Kecepatan aliran sedimen (m/dt) R = Jari-jari baru (m)

D = Berat volume dam (t/m2) ∑MT = Jumlah momen tahan (tm) ∑MG = Jumlah momen guling (tm) ∑ MV = Jumlah momen vertikal (tm) ∑ MH = Jumlah momen horizontal (tm) ∑ V = Jumlah gaya vertikal (t) E = Eksentrisitas (m)